CN103079665A - 分离蒸气混合物中所含的重组分和轻组分的方法和系统 - Google Patents

分离蒸气混合物中所含的重组分和轻组分的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本文公开了一种从蒸气混合物分离重组分和轻组分的方法。所述方法包括：a.将蒸气混合物蒸馏成第一蒸气相和第一液相；以及b.将至少一部分第一蒸气相冷凝成第二液相和第二蒸气相；其中所述蒸馏利用所述蒸气混合物的内能。在实施方案中，所述方法还包括c.利用至少一部分第一液相来吸收至少一部分所述第二蒸气相。在某些情况下，所述方法还包括将所述至少一部分第一液相冷却，然后利用它吸收所述至少一部分第二蒸气相。

Description

分离蒸气混合物中所含的重组分和轻组分的方法和系统
技术领域
总的来说，本发明涉及包含在蒸气混合物中的重组分和轻组分的分离。更具体来说，本发明涉及利用蒸气混合物的内能，根据包含在所述蒸气混合物中的重组分和轻组分的沸点差异来分离这些组分。
背景技术
在许多过程中产生含有轻组分和重组分的蒸气产物流，所述组分需要被回收或分离/纯化。例如，MixAlcoTM过程产生中间体羧酸盐，其从碳数为C2直至C8及以上的羧酸形成。这些盐包括例如钙、钠、钾或其他离子物质的盐。这些羧酸盐被结晶并干燥或浓缩成浆料。然后将所述盐输入到酮反应器中，所述反应器在约300℃至约450℃的温度和约15英寸汞柱真空直至约2psig下运行约5至约30分钟的盐停留时间。在反应器条件下，羧酸盐分解成碳数为C3至C15的酮蒸气以及包含在所述盐类中的离子物质的副产物固体碳酸盐。使用较长的固体停留时间和较短的蒸气产物停留时间有利于生成酮类的过程产率。可以将惰性气体（例如氢气、水/水蒸汽或二氧化碳）引入反应器中，以将产物有机蒸气吹扫出反应器，从而最小化蒸气停留时间。
在传统方法中，回收方法由将产物蒸气立即冷凝成液体所构成。这样的操作使得冷凝热被通用冷却水带走。此外，在使用吹扫气来协助将蒸气从反应区移除的情形中，一些轻质可冷凝产物被携带通过冷凝区并损失，除非在冷凝器中使用低温温度，而由于高成本这是不合需要的。此外，在常规方法中，需要带有外部重沸器（作为额外的能量来源）的蒸馏塔来分离冷凝的高分子量（MW）和低MW有机化合物，因此增加了分离过程中需要的能量的量。为了减少低MW有机化合物的损失，通常需要额外的设备和能量来提供低温或甚至冷冻的冷凝条件。
例如，图1A示意显示了当前已知的用于分离蒸气产物混合物中的酮类和其他有机物质的方法。蒸气产物混合物通常被送往酮分离塔进行纯化。来自于酮反应器的蒸气料流S-1在淬火冷凝器Q-2中，在100至250℃的温度下冷凝，并变成料流S-2。将料流S-2在冷凝器E-2中进一步冷却至35℃，产生料流S-3，并且所有冷凝热被冷却水带走。将料流S-3中的冷凝液体收集在容器D-2中，然后作为料流S-4泵送至下游过程，或者作为料流S-5再循环至淬火冷凝器Q-2作为淬火液体。
在Q-2或E-2中没有被冷凝的蒸气作为料流S-12被送往排气系统。（在图1B中，在Q-2或E-2中没有被冷凝的蒸气作为料流S-6被送往排气系统）。分离D-2中的水相并将其泵送至再循环部分（S-10），并将产物送往下游转化（S-11）。有时将惰性气体引入到酮反应器中以最小化蒸气停留时间，但是具有使得随着非可凝性气体一起离开到蒸气回收系统（料流S-12）的未被冷凝的轻质有机蒸气的量增加的不利效应。料流S-12中的任何有机蒸气被送往火炬系统并因此损失。因此，这样的已知方法具有低的过程效率和产率。
结果，对于开发高效且有效地分离包含在蒸气混合物中的轻组分和重组分的方法和系统，存在着持续的需求和兴趣。
发明内容
本文公开了一种从蒸气混合物分离重组分和轻组分的方法。所述方法包括：a.将蒸气混合物蒸馏成第一蒸气相和第一液相；以及b.将至少一部分第一蒸气相冷凝成第二液相和第二蒸气相；其中所述蒸馏利用所述蒸气混合物的内能。在实施方案中，所述方法还包括c.利用至少一部分第一液相来吸收至少一部分第二蒸气相。在某些情况下，所述方法还包括将所述至少一部分第一液相冷却，然后利用它吸收所述至少一部分第二蒸气相。在某些实施方案中，所述方法还包括d.在吸收所述至少一部分第二蒸气相之后，将所述至少一部分第一液相再循环到蒸馏步骤。在实施方案中，所述方法还包括将另一部分第一蒸气相冷凝成将要再循环至蒸馏步骤的回流液体。
在实施方案中，所述蒸气混合物的蒸馏发生在蒸馏塔中。在实施方案中，所述方法还包括控制被冷凝成回流液体的第一蒸气相的量，以控制所述蒸馏塔的下部的温度。
在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的酮。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的热解产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的费托法产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在生物质制油转化过程中产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在煤制油转化过程中产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在天然气制油转化过程中产生的气体组分。在实施方案中，所述蒸气混合物包含无反应性吹扫气。在某些情况下，所述无反应性吹扫气包含氮气、氢气、水蒸汽或二氧化碳。
在实施方案中，所述方法还包括收集所述第一液相。在实施方案中，蒸馏不需要额外的热量输入。
本文还公开了一种包含在具有不同沸点组分的蒸气混合物中的组分的分离方法，所述方法包括：a.将蒸气混合物蒸馏成第一蒸气相和第一液相；b.将至少一部分第一蒸气相冷却以产生第二液相和第二蒸气相；以及c.使用至少一部分第一液相来吸收至少一部分第二蒸气相；其中所述蒸馏利用所述蒸气混合物的内能并且不需要额外的热量输入。
在实施方案中，所述方法还包括将所述至少一部分第一液相冷却，然后再使用它吸收所述至少一部分第二蒸气相。在实施方案中，所述方法还包括d.在吸收所述至少一部分第二蒸气相之后，将所述至少一部分第一液相再循环到蒸馏步骤。在实施方案中，所述方法还包括将另一部分第一蒸气相冷凝成将要再循环至蒸馏步骤的回流液体。
在某些情况下，所述蒸气混合物包含一种以上类型的酮。在某些情况下，所述蒸气混合物包含一种以上类型的热解产生的气体组分。在某些情况下，所述蒸气混合物包含一种以上类型的费托法产生的气体组分。在某些情况下，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在生物质制油转化过程中产生的气体组分。在某些情况下，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在煤制油转化过程中产生的气体组分。在某些情况下，所述蒸气混合物包含一种以上类型的在天然气制油转化过程中产生的气体组分。
在实施方案中，所述蒸气混合物包含无反应性吹扫气。在某些情况下，所述无反应性吹扫气包含氮气、氢气、水蒸汽或二氧化碳。
在实施方案中，所述方法还包括收集所述第一液相。在实施方案中，蒸馏不需要额外的热量输入。
本文还公开了一种用于从蒸气混合物分离重组分和轻组分的系统。所述系统包含：蒸馏塔，其中所述蒸馏塔被构造成利用所述蒸气混合物的内能，从所述蒸气混合物产生第一蒸气相料流和第一液相料流；冷凝器，其中所述冷凝器被构造成从所述蒸馏塔接收至少一部分第一蒸气相料流并产生第二蒸气相料流和第二液相料流；以及容器，其中所述容器被构造成从所述蒸馏塔接收第一液相料流。
在实施方案中，所述系统还包含部分冷凝器，其中所述部分冷凝器被构造成将另一部分第一蒸气相料流冷凝成回流液体料流，并将所述回流液体料流再循环至所述蒸馏塔。在实施方案中，所述系统还包含吸收塔，其被构造成从所述冷凝器接收第二蒸气相料流；从所述蒸馏塔接收第一液相料流；并允许第一液相料流与第二蒸气相料流相互作用，以产生第三液相料流和第三蒸气相料流。在某些情况下，所述吸收塔被进一步构造成将第三液相料流再循环至所述蒸馏塔。
在实施方案中，所述系统还包含热交换器，其被构造成接收并冷却至少一部分第一液相料流；并将冷却的第一液相料流送往所述吸收塔。在实施方案中，所述系统还包含另一个容器，其被构造成从所述冷凝器接收第二液相料流。在实施方案中，所述蒸馏塔不需要额外的热量输入。
在实施方案中，本公开的方法降低了使高MW（分子量）产物或有机化合物与低MW产物或有机化合物分离所耗费的能量。在实施方案中，本公开的方法还允许将分离的高MW产物或有机化合物冷却，并将其用作吸收流体用于从非可凝性气体料流回收轻质产物或有机化合物，否则所述轻质产物或有机化合物将损失在蒸气回收中，在那里它被用作燃料或在火炬中燃烧。所述两种实施方案都利用了进入所述系统的蒸气中所包含的能量。
在实施方案中，本公开的方法允许利用输入蒸气的热量将较高MW化合物从较低MW化合物中粗蒸馏出来，由此将加热蒸馏塔所需的任何附加能量降至最低。
如果产生所述多组分蒸气的进料反应器需要惰性气体吹扫以便从所述反应器吹扫出产物有机蒸气，所述惰性吹扫气的添加增加了所述冷凝器中随着非可凝性气体（图1A中的料流S-12）被带出的轻质有机化合物的量，这引起产率损失和过程效率低下两者。在实施方案中，本公开的方法利用在前述蒸馏塔中分离的高MW化合物作为吸收流体，从非可凝性气体吸收低MW有机化合物并避免损失。然后将回收的低MW化合物以及高MW化合物返回到前述蒸馏塔进行回收，从而提高过程产率和效率。
在本公开的方法以前，所述问题需要安装具有较大外部能量源/重沸器的蒸馏塔来分离所述冷凝的高和低MW有机化合物。这增加了过程中需要的能量的量。
在本公开的方法之前，降低随着非可凝性蒸气而损失的低MW有机物的量，需要额外的设备和能量成本以便来利用非常低温度的冷冻冷凝。
在本公开的方法之前，从非可凝性蒸气吸收有价值的轻质有机化合物需要选择适合吸收酮类的低挥发性可溶性烃类。这种溶剂必须对被吸收的蒸气在化学上惰性，并且具有足够低的挥发性，使得回收的有机化合物可以从所述溶剂蒸发。这种方法需要额外的分离塔来回收溶剂，使该方法产生了额外的资本成本。
在实施方案中，本公开的方法降低了为分离包含在过热多组分蒸气料流中的高和低MW有机化合物而必须添加的能量的量。它利用在上游产生的高MW有机化合物（在我们的实例中，它们在酮反应器中产生）的冷凝热以及过热水平来实现这一点。本公开的方法使用所述热量作为蒸馏塔中的驱动能量，而该能量一般损失在冷却水排热中。
在实施方案中，本公开的方法还降低了在使用惰性气体吹扫流时损失的轻质（较低MW）有机化合物的量。所述方法通过使用分离的高MW有机化合物作为吸收流体从所述惰性气体吹扫流吸收轻MW化合物，并将它们返回到过程中进行回收来实现这一点。正常情况下，这种分离需要昂贵的制冷和能量。
在实施方案中，本公开的方法还降低了过程的资本成本，这是由于使用高沸点产物作为吸收剂而无需使用单独的吸收剂液体和单独的吸收剂回收塔。此外，在使用高沸点产物作为吸收流体的过程中，没有高沸点产物的损失。
前面相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解后面本发明的详细描述。将在后文中描述本发明中形成本发明权利要求书的主题的其他特征和优点。本技术领域的专业人员将会认识到，所公开的概念和具体实施方案可以容易地作为修改或设计其他结构以执行本发明的相同目的的基础。本技术领域的专业人员还应该认识到，这样的等同构建并不背离权利要求书中提出的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更详细地描述本发明的优选实施方案，现在将参考随附的图，其中：
图1A示意显示了目前已知的用于分离蒸气混合物中的酮类和其他有机物质的方法（现有技术方法）。
图1B是如图1A中所示的现有技术方法的变化形式。
图2A是示意性方法流程图，其示例了按照本公开的实施方案从酮蒸气混合物分离重组分和轻组分的方法。
图2B是按照本公开的实施方案，改进的分离方法的变化形式。
表示法和命名
在一般意义上，用U或有时用E表示的热力学系统或具有明确定义的边界的物体的内能，是由粒子的运动（平移、旋转、振动）引起的动能和与原子在分子或晶体中的振动和电能相关的势能的总和。它包括所有化学键中的能量以及金属中自由传导电子的能量。内能不包括物体整体的平移或旋转动能。它不包括物体由于其在外部重力或静电场中的位置而可能具有的任何势能。内能也被称为内蕴能。在本公开中，蒸气混合物的内能是指由所述蒸气混合物中含有的粒子的运动（平移、旋转、振动）引起的动能和与其中包含的分子内原子的振动和电能相关的势能的总和。
在本公开中，根据沸点对轻组分和重组分在相对意义上进行分类。对于特定蒸气混合物来说，轻组分一般是指与重组分相比具有更低沸点的物质。在给定压力下，较高分子量（MW）物质与较低MW分子相比一般具有较高沸点，特别是当较高MW和较低MW物质属于同一化学家族（例如酮家族、醇家族）时。
某些术语在整个下面的描述和权利要求书中用于指称特定的系统部件。本文件不打算在名称而不是功能上不同的部件之间进行区分。
在下面的描述和权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放性方式使用，因此应该被解释为意指“包括但不限于……”。
具体实施方式
概述。本公开的某些实施方案利用将会在冷凝中损失的热量作为热源，用于将轻组分和重组分蒸馏/分离成高分子量（MW）和低MW组分料流。本公开的某些实施方案在轻组分回收吸收塔中利用高MW组分料流作为贫化吸收液体以提高方法效率。在某些实施方案中，将富含轻组分的高MW组分料流返回到轻/重组分分离蒸馏塔。本公开方法的优点是提高的能量利用率和提高的产物回收率。需要注意的是，尽管本文示例的方法使用来自于利用羧酸盐混合物的热转化的酮化过程的产物，但这仅仅打算作为实例，它不应该是限制性的。在遍及整个工业界的许多过程（例如生物质热解转化，费托法转化以及其他生物质、煤或天然气制油热转化过程）中都会产生可以使用本文描述的方法来进行处理的热蒸气。
在某些实施方案中，蒸气混合物包含一种以上类型的酮。在某些实施方案中，蒸气混合物包含一种以上类型的热解产生的气体组分。在某些实施方案中，蒸气混合物包含一种以上类型的的费托法产生的气体组分。在某些实施方案中，蒸气混合物包含一种以上类型的在生物质制油转化过程中产生的气体组分。在某些实施方案中，蒸气混合物包含一种以上类型的在煤制油转化过程中产生的气体组分。在某些实施方案中，蒸气混合物包含一种以上类型的在天然气制油转化过程中产生的气体组分。在某些实施方案中，蒸气混合物包含无反应性（惰性）吹扫气。在某些情况下，无反应性（惰性）吹扫气包含氮气、氢气、水蒸汽或二氧化碳。
在如图2A中所示的实施方案中，用于从酮蒸气混合物分离重组分和轻组分的方法，作为实例包括将蒸气混合物蒸馏成第一蒸气相和第一液相；将至少一部分第一蒸气相冷凝成第二液相和第二蒸气相；以及利用至少一部分第一液相来吸收至少一部分所述第二蒸气相。在下文中描述了这种方法的详细情况。
作为实例，将来自于酮反应器的蒸气料流（料流S-1，其包含例如C3-C15酮的蒸气和惰性气体）送往蒸馏塔T-1的底部，在那里，它在与塔中存在的液体和蒸气两者的液体-气体平衡条件下冷却并冷凝。来自于塔T-2的回收的酮料流也进入塔T-1的底部（料流S-15）。来自于T-1顶部的蒸气（料流S-2）进入部分冷凝器E-1，在那里蒸气被冷凝并收集在蓄积器D-2中。如果在酮反应器中存在足量的水，则在冷凝的液体中可能存在水性液相和有机液相两者。将冷凝的有机相液体通过泵P-2送回到T-1的顶部阶段作为回流液（料流S-4），其余液体送往储存或下游过程（料流S-11）。
将具有一些溶解的轻质酮类的水性相液体（料流S-10）送往轻质酮回收过程。将由惰性气体和轻质酮类以及有机化合物构成的未冷凝蒸气（料流S-12）送往吸收塔T-2的底部。高沸点酮类和高分子量（MW）有机化合物被分离，并作为塔底液体（料流S-5）或侧馏分液体离开塔T-1到达蓄积器D-1。
塔T-1的塔底液（料流S-5）通过泵P-3被送往高MW酮储存器（料流S-6）或调整重沸器E-3。当输入的进料蒸气（水蒸汽S-1）不含足以驱动全部所需的塔热负荷的热量时，E-3供应补充的负荷。将收集在蓄积器D-1中的侧馏分的高MW酮类通过P-1泵送到冷却器E-2，然后再将它们送往吸收塔T-2（料流S-13）。
概括来说，作为上述设计的结果，塔T-1被用作精馏蒸馏塔，其将来自于酮反应（上游过程）和回收塔（塔T-2）的输入蒸气分离成四个料流：
1）由高沸点酮类和有机化合物构成的塔底料流（S-6）；
2）中沸点酮类和有机化合物的侧馏分料流（S-7）；
3）冷凝的馏出物产物酮和有机化合物液体料流（S-11）；
4）未在E-1中冷凝的酮类和有机及非有机化合物的轻质料流（S-12）。
用于精馏的热量，由来自于上游过程的输入蒸气的过热后冷却以及进入塔后被淬火的高MW有机化合物的随后的冷凝热来供应。如果需要，重沸器E-3供应另外的热负荷。
塔T-2（图2A）被用于吸收和回收在E-1中没有冷凝的轻质酮类和有机化合物。来自于塔T-1的侧馏分料流（S-7）被用作贫化吸收液体，从来自于交换器E-1的非可凝性气体脱除并回收轻质酮类和有机化合物。
来自于泵P-1的高沸点有机化合物（料流S-7）在交换器E-2中冷却（料流S-13），并被送往吸收塔T-2的顶部阶段。未在E-1中冷凝的蒸气（料流S-12）进入塔T-2的底部阶段。塔T-2含有塔盘或填充物，以使用冷却的高MW酮料流（S-13），从来自于蓄积器D-2的非可凝性气体吸收轻质有机化合物。被脱除了大多数有机化合物的非可凝性气体离开塔T-2的顶部，并被送往排放蒸气处理装置。吸收有轻质有机化合物的较高MW有机化合物离开塔T-2的底部（S-15），并被送往塔T-1的底部，以作为液体产物回收。塔T-2还具有塔底液重循环冷却器（E-4），以从回收的酮蒸气移除吸收的热量。作为利用塔T-2和使用高分子量酮类作为低挥发性吸收液体的结果，料流S-12中通常会被损失掉或被用于燃料价值的轻质酮蒸气，被回收作为产物。
在如图2B中所示的实施方案中，用于从酮蒸气混合物分离重组分和轻组分的方法包括将蒸气混合物蒸馏成第一蒸气相和第一液相；将至少一部分第一蒸气相冷凝成第二液相和第二蒸气相；以及利用至少一部分所述第一液相来吸收至少一部分所述第二蒸气相。在下文中描述了这种方法的详细情况。
作为实例，将来自于酮反应器的蒸气料流（料流S-1，其包含例如C3-C15酮的蒸气和惰性气体）送往蒸馏塔T-1的底部，在那里，它在与塔中存在的液体和蒸气两者的液体-气体平衡条件下冷却并冷凝。
将来自于T-1顶部的部分蒸气相（料流S-2）作为料流S-3送往部分冷凝器E-1，并将部分料流S-2继续作为蒸气料流S-8送往冷凝器E-2。通过例如温度控制阀（TCV）将来自于E-1的冷凝液体再循环到T-1的顶部阶段作为回流液（料流S-4）。来自于E-2的冷凝液体被收集在酮蓄积器D-2中。
将D-2中包含轻（更具挥发性）组分（例如惰性气体、轻质酮类以及有机和非有机化合物）的蒸气相作为料流S-12送往吸收塔T-3的底部。D-2中包含重（挥发性较低）组分（例如冷凝的酮类和有机化合物）的液相，作为料流S-10经泵P-2和作为料流S-11经液位控制阀（LCV）被泵送到储存部分或下游过程，作为酮产物。
重组分（例如低挥发性酮类和有机化合物）作为塔底液体离开塔T-1（料流S-5），并经LCV排向高分子量（MW）酮蓄积器D-1。管线L-1是压力平衡管线，确保液体料流S-5能够从T-1排向D-1。可选地，平衡管线L-1被省略，并使用泵将液体料流S-5从T-1泵向D-1。将D-1中的液相作为料流S-6通过泵P-1送往高MW酮储存装置或下游过程（例如加氢反应），或作为料流S-7送往冷却器E-3。
在E-1中冷凝的蒸气的量被用于控制塔T-1较低部分的温度。作为这种设计的结果，塔T-1被用作精馏蒸馏塔，其从在E-1中未冷凝的较低分子量有机化合物分离较高分子量有机化合物。用于这样的精馏的热量，由输入蒸气的过热后冷却以及进入塔后被淬火的重组分（例如较高MW酮类和有机化合物）的冷凝热来供应。
来自于泵P-1的包含重组分（例如较高沸点有机化合物）的液体料流S-7在热交换器E-3中冷却，变成料流S-13并通过流量控制阀（FCV）被送往吸收塔T-3的顶部阶段。来自于D-2的蒸气相（包含未在E-2中冷凝的组分）作为料流S-12进入塔T-3的底部阶段。包含塔盘或填充物的塔T-3利用包含重组分的冷却的液体料流S-13来吸收来自于D-2的包含轻组分的蒸气相。未被冷凝或吸收的气体/蒸气作为料流S-14离开塔T-3的顶部，并被送往例如排气系统。大多数有机化合物（包含较高MW有机化合物和吸收的轻质有机化合物）在塔T-3中被冷凝或吸收在液相中，并作为料流S-15离开T-3的底部。然后将料流S-15通过LCV送往塔T-1的底部。
在图2A和2B中，所有仪器和控制系统的位置仅仅作为示例示出，它不打算是限制性的。控制方法和仪器（例如温度、压力、流速和液位）对于本技术领域的专业人员来说是已知的，并且这样的控制方法/仪器的位置、排列和目的不打算以任何方式进行限制。对于如何控制化学处理设备中的温度、压力、流速和液位，存在许多不同选项，本文中示出的仅仅是合理的示例情形。例如，在图2B中，用于T-1的温度控制阀（TCV）与温度元件（TE）相连或偶联，以实现其控制T-1较低部分的温度的功能。用于T-1、T-3、D-1和D-2的液位控制阀（LCV）与液位控制器（LC）相连或偶联，以实现分别控制T-1、T-3、D-1和D-2中的液体液位的功能。用于S-13的流量控制阀（FCV）与流量控制器（FC）相连或偶联，以调控进入塔T-3的料流S-13的流速。
优点。在本公开的某些实施方案中，将蒸气混合物中包含的较高MW（重）组分与较低MW（轻）组分分离开。在某些实施方案中，蒸气混合物中重组分和轻组分的分离不需要或需要非常少的其他能量。在某些实施方案中，将分离的重组分冷却并用作吸收液体来回收轻组分（包含例如有机化合物和惰性气体），在常规方法中所述轻组分通常被损失掉或使用昂贵的低温或制冷条件对其进行回收，这使得本发明的方法更加有效和高效。在某些实施方案中，实现了重组分和轻组分的分离和轻组分的更高效的回收两者。在各种实施方案中，重组分和轻组分的分离和轻组分的更高效的回收，利用了包含在进入分离系统的蒸气混合物中的内能，没有或只有很少的附加能量。
在某些实施方案中，分离包含在蒸气混合物中的重组分和轻组分所需的能量来自于过热和蒸气混合物中高MW有机化合物的冷凝热。例如，这样的热量是蒸馏塔中的驱动力/能量；而这样的能量常规情况下损失在冷却水排热中。
在某些实施方案中，本文描述的方法允许利用输入蒸气的热量将较高MW化合物从较低MW化合物中粗蒸馏/分离出来，从而几乎不需要附加能量。
在某些实施方案中，如果产生多组分蒸气的反应（例如羧酸盐的酮化）需要惰性气体吹扫以将蒸气相中的有机产物从反应器吹出，本文公开的方法与常规方法（例如在图1A和1B中所示的方法）相比减少了轻组分的损失。
在某些实施方案中，将较高MW化合物在蒸馏塔中作为液体与较低MW化合物分开，然后用于吸收较低MW化合物。在某些实施方案中，回收的较低MW化合物以及较高MW化合物被再循环到蒸馏塔用于进一步分离和回收，由此增加了过程产率和效率。
在本公开之前，从非可凝性蒸气吸收有价值的轻质有机化合物需要选择能够吸收低沸点化合物（在本文中示例为低分子量酮类）的适合的低挥发性可溶性烃类。这种溶剂必须对吸收的蒸气在化学上惰性并具有足够低的挥发性，使得回收的有机化合物可以从溶剂蒸发出来。这种方法需要另外的分离塔来回收溶剂，导致该方法的资本成本增加。
本公开的方法还降低了过程的资本成本，这是由于使用高沸点产物作为吸收剂而无需使用单独的吸收剂液体和单独的吸收剂回收塔。此外，在使用高沸点产物作为吸收流体的方法中，没有高沸点产物的损失。
在各种实施方案中，本公开的方法利用蒸气相的内能。此外，本公开的方法利用在方法期间产生的液相作为吸收液体的来源。在某些实施方案中，本公开的方法利用蒸气相的内能并利用在方法期间产生的液相作为吸收液体的来源。在某些其他实施方案中，本公开的方法使用冷凝能量来驱动蒸馏过程。
如上所述的系统和方法可用于回收例如MixAlcoTM酮化过程中的任何可凝性多组分蒸气。在图2A中示例的系统和方法不打算以任何方式进行限制。
实施例
实施例1
为了说明本公开的能量和产物回收优点，在下面三个案例中使用Honeywell Unisim模拟软件包进行了对图1和2中示出的方法的模拟：
案例1（比较性）：将图1A中所示的完全冷凝的酮料流进料到图2A中所示的塔T-1，没有吸收塔T-2。
案例2（比较性）：将图1A中所示的完全冷凝的酮料流进料到图2A中所示的塔T-1，其中在吸收塔T-2中回收轻质酮类。
案例3：将直接来自于酮反应器上游的完全未冷凝的酮蒸气料流进料到图2A中所示的塔T-1，其中在吸收塔T-2中回收轻质酮类。
表1显示了上述模拟的结果，其证实了本公开方法的改进。
表1
酮蒸馏分离情形
案例1 案例2 案例3
进料到塔T-1的酮类lb/hr 5,000 5,000 5,000
塔T-1重沸器负荷E-3BTU/hr 2,040,000 2,690,000 677,000
塔T-1冷凝器负荷E-1BTU/hr 1,970,000 2,470,000 2,660,000
通往排气系统的酮损失lb/hr 97.61 0.05 0.05
通往排气系统的酮损失占总进料的% 1.95 0.001 0.001
与案例1相比的再沸器能量减少 650,000 -1,363,000
与案例1相比的冷凝器能量减少 500,000 690,000
与案例1相比回收的酮类 97.56 97.56
正如可以看出的，当与案例1相比时，将酮类作为蒸气进料的改进（案例3）使系统的总能耗降低1.363MM BTU/hr，至～135BTU每磅进料的酮（能耗降低～67%）。添加塔T-2吸收系统使产物酮损失从进料的～2%减少至基本为0。此外，使用产物高MW产物作为吸收流体回收轻质有机蒸气，消除了对可能作为产物污染物被引入的分开的吸收流体的需要。
尽管已经显示和描述了本发明的优选实施方案，但本技术领域的专业人员可以对其进行修改而不背离本发明的精神和教示。本文描述的实施方案仅仅是一部分，而不打算进行限制。本文公开的发明的许多变化和修改是可能，并处于本发明的范围之内。当数值范围或限度被明确陈述时，这些表述的范围或限度应该被理解为包含了处于明确陈述的范围或限度内的同样量值的重叠的范围或限度（例如从约1到约10包含了2、3、4等；大于0.10包含了0.11、0.12、0.13，等等）。对于权利要求的任何要素来说，使用术语“任选地”，目的是指对象要素是需要的，或可选地是不需要的。两种选择方案都打算包含在该权利要求的范围之内。较宽泛的术语例如包含、包括、具有等的使用，应该被理解为为较狭窄的术语例如由……构成、基本上由……构成、基本上由……组成等提供了支持。
因此，保护范围不受上面提出的描述的限制，而是仅仅受限于权利要求书，其范围包括权利要求书的主题内容的所有等同物。每个和所有的权利要求都被整合在说明书中作为本发明的实施方案。因此，权利要求书是进一步的描述，是本发明的优选实施方案的补充。本文引用的所有专利、专利申请和出版物的公开内容，在它们为本文提出的内容提供某些、程序性的或其它详细情况的补充的程度上，在此引为参考。

Claims (15)

1.一种从蒸气混合物分离重组分和轻组分的方法，所述方法包括
a.将蒸气混合物蒸馏成第一蒸气相和第一液相；以及
b.将至少一部分第一蒸气相冷凝成第二液相和第二蒸气相；
其中所述蒸馏利用所述蒸气混合物的内能。
2.权利要求1的方法，其还包括
c.利用至少一部分第一液相来吸收至少一部分第二蒸气相。
3.权利要求2的方法，其还包括将所述至少一部分第一液相冷却，然后利用其吸收所述至少一部分第二蒸气相。
4.权利要求1的方法，其还包括
d.在吸收所述至少一部分第二蒸气相之后，将所述至少一部分第一液相再循环到蒸馏步骤。
5.权利要求1的方法，其还包括将另一部分第一蒸气相冷凝成将要再循环到蒸馏步骤的回流液体。
6.权利要求1的方法，其中所述蒸气混合物包含一种以上类型的酮。
7.权利要求1的方法，其中所述蒸气混合物包含一种以上类型的热解产生的气体组分。
8.权利要求1的方法，其中所述蒸气混合物包含一种以上类型的费托法产生的气体组分。
9.权利要求1的方法，其中所述蒸气混合物包含一种以上类型的在生物质制油转化过程中产生的气体组分。
10.权利要求1的方法，其中所述蒸气混合物包含一种以上类型的在煤制油转化过程中产生的气体组分。
11.权利要求1的方法，其中所述蒸气混合物包含一种以上类型的在天然气制油转化过程中产生的气体组分。
12.权利要求1的方法，其中所述蒸气混合物包含无反应性吹扫气。
13.权利要求12的方法，其中所述无反应性吹扫气包含氮气、氢气、水蒸汽或二氧化碳。
14.权利要求1的方法，其还包括收集所述第一液相。
15.权利要求1的方法，其中所述蒸馏不需要额外的热量输入。
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